反超氫-4!科學家觀測到迄今最重反物質(zhì)超核

記者從中國科學院獲悉，在近期由我國科研人員主導的一項國際合作研究中，團隊在相對論重離子碰撞實驗中觀測到一種新的反物質(zhì)超核——反超氫-4，這是迄今實驗上發(fā)現(xiàn)的最重的反物質(zhì)超核，有助于探索反物質(zhì)及正反物質(zhì)對稱性的更多奧秘。

該研究由中國科學院近代物理研究所仇浩研究員團隊主導完成，相關(guān)成果8月21日在國際學術(shù)期刊《自然》發(fā)表。

仇浩介紹，當前的物理學知識認為，物質(zhì)和反物質(zhì)的性質(zhì)是對稱的，在宇宙誕生之初應該存在等量的正物質(zhì)和反物質(zhì)。反物質(zhì)是物質(zhì)的“反狀態(tài)”，當正反物質(zhì)相遇時，雙方就會相互湮滅抵消。幸運的是，某種神秘的物理機制導致了早期宇宙中正反物質(zhì)數(shù)量極小的不對稱，在絕大部分正反物質(zhì)湮滅后，約百億分之一的物質(zhì)得以“存活”下來，構(gòu)成了今天的物質(zhì)世界。

正反物質(zhì)性質(zhì)對稱的認知是否正確?是什么原因造成了宇宙中正反物質(zhì)數(shù)量的差別?要回答這些問題，一個重要的思路是在實驗室中制造新的反物質(zhì)并研究它們的性質(zhì)。

然而，反物質(zhì)非常罕見，由若干反重子進一步組合形成的反物質(zhì)原子核和反物質(zhì)超核(即包含超子的原子核)，則更加難以產(chǎn)生。此前，科學家僅發(fā)現(xiàn)了6種反物質(zhì)原子核和反物質(zhì)超核。

反超氫-4是研究團隊在美國相對論重離子對撞機上開展的對撞實驗中觀測到的，由一個反質(zhì)子、兩個反中子和一個反Lambda超子組成。由于包含不穩(wěn)定的反Lambda超子，反超氫-4飛行僅僅幾個厘米后就會發(fā)生衰變。團隊分析了共約66億個重離子碰撞事件的實驗數(shù)據(jù)，最終獲得了約16個反超氫-4的信號。

團隊還測量了反超氫-4的壽命，并與其對應的正粒子超氫-4比較，在測量精度范圍內(nèi)兩者壽命沒有明顯差異，再次驗證了正反物質(zhì)性質(zhì)的對稱性。